应用型模拟电子技术

2024-07-09

应用型模拟电子技术(精选十篇)

应用型模拟电子技术 篇1

关键词:模拟电子技术,虚拟实验

模拟电子技术是高校电类专业的专业基础课程, 相较于其他专业的基础课程而言, 该课程较为抽象, 且理论知识相对繁多, 通常需要辅助教学实验以验证理论知识的有效性、理论方法的可行性以及培养学生的实际应用能力。因此, 在模拟电子技术课程中进行实验教学具有非常重要的教学意义。但是随着计算机技术的发展以及客观实验器材的限制, 传统的实验方法已经无法满足日益增长的教学需求。随着计算机辅助设计的成熟, 在模拟电子技术教学中设计和应用虚拟实验对理论进行验证已经成为当前模拟电子技术实验教学的一个主要发展趋势。1模拟实验教学概述

实验教学可以将生涩的理论知识转化为具体的、可行的实验方案, 通过配置实验器材和实验设备对抽象的理论知识进行应用和验证。通过实验可以加深学生对理论知识的理解、培养学生的创新能力和实际工作能力, 是一种主要的教学手段。

虚拟实验是指利用计算机仿真或者设计软件等技术手段对元器件和器材进行仿真模拟, 更为方便快捷的对实验内容进行分析和印证。相较于传统的利用真实器材进行的教学实验, 虚拟实验虽然无法提高学生对实验器材的感性认识和使用方法, 却能提高学生的计算机应用水平, 增强实验的灵活性和创新性, 避免因误操作造成的设备损坏。此外在功能实现方面, 虚拟实验具有更强的适应性, 可以在实验设备不足的条件下满足教学需求。

实验的目的在于获得限定条件下的实验数据和实验波形, 对理论知识进行验证。利用模拟实验环境可以方便的对实验中的各个参数进行修改, 进而仿真获得整个仿真过程中的多个数据并显示, 对于理论教学的各个阶段都具有非常重要的验证和指导意义。

2 虚拟实验技术设计与应用

对于模拟电子技术而言, 其在虚拟实验技术方面应用的主要软件通常为Multisysim和Lab VIEW。前者主要用于进行软件仿真, 后者主要用于对一起进行模拟。

Multisim是一种基于Windows的仿真工具, 利用该工具可以方便的完成模拟电路的设计工作, 如原理图的输入、硬件描述、仿真分析等。通过该软件可以对实验电路的工作原理图进行绘制并测量输入信号通过各工作部件后的数据、波形和特性曲线等, 可以充分满足不同教学内容的实验要求。它具有丰富的元器件库, 还具有多种多样的测试仪表, 更为强大的是, 对于如数字信号发生器、逻辑分析仪、频谱分析仪、网络分析仪等普通实验室无法配置的高端设备其也可以进行模拟。利用该软件可以轻松完成模拟电路实验的设计, 并应用其对电路性能进行仿真分析。

Lab VIEW主要用于对仪器进行虚拟, 也就是以通用计算机硬件及计算机操作系统为依托, 将实验仪器装入计算机, 实现各仪器的功能。利用该软件对模拟电子技术实验进行虚拟设计最大的优势在于其更为便捷和可视化的开发环境可以增强仪器的可读性和可用性。其内置的函数库和简易的用户界面可以帮助实现利用文本、图形或者动画等形式组成模拟电路, 用虚拟的仪器技术将教学内容和实验内容形象的展示出来。

例如, 在进行RC积分电路实验时, 若在输入端输入方波信号, 理论输出信号波形应该为三角波。真实实验的示波器显示结果为稳态的积分波形, 但是实际信号形成过程中还应该存在一段初始积分波形, 该部分波形在实际环境中难以通过观察得到, 而利用模拟软件完成电路搭建后可以获得整个电路的输出结果图, 并进行显示, 通过该图可以清晰的看到初始时刻的积分波形, 更有助于学生分析和理解。

又如, 在共射极放大电路的实验仿真中, 利用模拟软件可以方便的更改各电位器的阻值, 进而对输入和输出信号波形进行观察和分析, 通过对比不同结果帮助学生更为深刻的理解共射极放大电路的理论知识, 加深学生对该电路中的不同电位器的作用的印象。

3 在模拟电子技术中应用虚拟实验的优点分析

相较于真实实验而言, 虚拟实验具有以下几方面优势。首先, 基于软件的实验体系结构节省了在仪器采购方面的费用, 可以实现多型号、多功能设备的使用。其次, 虚拟实验可以获得与真实实验一样的实验结果, 但是在实验地点和实验时间方面更为灵活。再次模拟实验可以允许学生对实验参数灵活修改, 并允许学生主动设置实验故障和实验断点, 甚至允许学生设计多种有趣的电路, 如彩灯控制电路和报警电路等, 充分调动学生的积极性。最后, 应用模拟实验可以培养学生独立设计电路的能力、对元器件进行分析和选择的能力、对电路的安装于调试的能力、对实验过程进行控制和对实验结果进行分析的能力。

4 总结

虚拟实验可以有效提高学生的科研、创新和实际工作能力, 有利于学生自主学习, 促进学生将所学到的理论知识进行实践, 激发学生的学习兴趣。

参考文献

[1]孙俊卿.基于虚拟实验的模拟电子技术教学方法研究[J].中国现代教育装备, 2008 (10) .

[2]许燕青, 金平, 马草原.模拟电子技术网络虚拟实验平台[J].实验技术与管理, 2007, 24 (10) .

[3]陈栋.建设模拟电子技术虚拟实验室[J].科技传播, 2010 (23) .

多媒体技术应用模拟试题 篇2

一、单项选择题

1.以下选项中,属于多媒体中媒体范畴的是(A)。

①图形、图像

②声卡、光盘

③硬盘、光驱

④文字、动画

A.①④ B.①②③⑤ C.①②③ D.全部 2.以下选项中,属于信息的载体的是(D)。A.数值和文字 B.图形和图像

C.声音和动画

D.以上全部

3.在计算机中,多媒体信息都是以下列哪种形式存储的(A)。A.数字信号 B.模拟信号

C.连续信号

D.文字

4.你觉得电视或网页中的多媒体广告比普通报刊上广告的最大优势表现在(A)。A.多感官刺激 B.超时空传递

C.覆盖范围广

D.实时性好

5.以下可用于多媒体作品集成的软件是(A)。

A.Powerpoint

C.Acdsee

B.windows media player

D.暴风影音

6.多媒体作品开发需要经过①规划设计②需求分析③素材的采集与加工④测试⑤作品的集成⑥发布`⑦评价七个阶段,这七个阶段正确的顺序是(B)。

A.③①②⑤④⑥⑦ C.②①③⑤⑥④⑦

B.②①③⑤④⑥⑦ D.③②①⑤⑥④⑦

7.作品结构的设计、所需素材和总体风格的确定等应在哪个阶段完成(B)。

A.需求分析 C.素材的采集与加工

B.规划设计 D.测试

8.常见的各种媒体信息有文本、图形、图像、声音、动画片和视频。其中下列哪种媒体表达的信息给人以充分的想象空间,它主要用于对知识性的描述(B)。A.图形图像 B.文字

C.声音

D.动画

9.常见的各种媒体信息有文本、图形、图像、声音、动画片和视频。其中下列哪种媒体可以使我们要表现的内容更加生动,还能把抽象的、难以理解的内容形象化(D)。A.图形图像 B.文字

C.声音

D.动画

10.一般情况下,汉字占用几个字节的存储空间(A)。

A.2 B.1

C.4

D.6 11.一幅图像的分辨率为256×512,计算机的屏幕分辨率是1024×768,该图像按100%显示时,占据屏幕的(B)。A.1/2 B.1/6

C.1/ 3

D.1/10 12.构成位图图像的最基本单位是(D)。

A.颜色 B.通道

C.图层

D.像素

13.对位图和矢量图描述不正确的是(D)。A.我们通常称位图为图像,矢量图为图形。

B.一般说位图存储容量较大,矢量图存储容量较小。

C.位图缩放效果没有矢量图的缩放效果好。

D.位图和矢量图存储方法是是一样的。

14.以下关于图形图像的说法哪个是正确的(C)。

A.位图图像的分辨率是不固定的 C.矢量图形放大后不会产生失真

B.位图图象是以指令的形式来描述图像的 D.矢量图形中保存有每个像素的颜色值

15.李明的优盘有64MB,他想从同学的电脑中拷贝一批1024×768真彩色(32位)的照片,他一次大约能拷贝(C)。A.10张 B.20张

C.30张

D.40张

16.MPEG是数字存储(B)图像压缩编码和伴音编码标准。A.静态 B.动态

C.点阵

D.矢量

17.下列文件中,数据量最小的是(A)。

A.一个含100万字的TXT文本文件

B.一个分辨率为1024×768,颜色量化位数24位的BMP位图文件 C.一段10分钟的MP3音频文件 D.一段10分钟的MPEG视频文件

18.在音频数字化的过程中,对模拟语音信号处理的步骤依次为(A)。

A.抽样、量化、编码 C.抽样、编码、量化

B.量化、抽样、编码 D.编码、量化、抽样

19.图像分辨率是指(B)。A.屏幕上能够显示的像素数目 B.用像素表示的数字化图像的实际大小 C.用厘米表示的图像的实际尺寸大小 D.图像所包含的颜色数

20.我们常用的VCD、DVD采用的视频压缩编码国际标准是(C)。A.PAL B.NTSC

C.MPEG

D.JPEG 21.采用下面哪种标准采集的声音质量最好(D)。

A.单声道、8位量化、22.05kHz采样频率

B.双声道、8位量化,44.1kHz采样频率

C.单声道、16位量化、22.05kHz采样频率

D.双声道、16位量化、44.1kHz采样频率 22.下列属于无损压缩的是(B)。

A.WAVE文件压缩成MP3文件 C.BMP文件压缩成JPEG文件

B.TXT文件压缩成RAR文件 D.AVI文件压缩成RM文件

23.一幅640 * 480的256色的自然风景图的大小为(B)KB。A.600 B.300

C.2400

D.307200 24.有一种图,清晰度与分辨率无关。缩放到任意尺寸,或以任意分辨率在输出设备上打印出来都不会影响清晰度请问该图是(D)。A.点阵图 B.位图

C.真彩图

D.矢量图 25.色彩的种类即(B),如红色、绿色、黄色等。A.饱和度 B.色相

C.明度

D.对比度

26.小时候的老照片扫描到电脑里,需要对其进行旋转、裁切、色彩调校、滤镜调整等加工,比较合适的软件是(C)。

A.画图 B.Flash

C.Photoshop

D.超级解霸

27.将一副BMP格式的图像转换成JPG格式之后,会使(C)。

A.图像更清晰 B.文件容量变大 C.文件容量变小 D.文件容量大小不变 28.利用PHOTOSHOP处理图片时,对选择区域的边缘进行模糊处理,使边缘变成渐变融合,以便将其复制到“合成”图像后,能够自然融入,这一操作叫(D)。

A.模糊 B.渐变 C.融合 D.羽化 29.某位同学从来没有去过美丽的云南,但是他利用图像处理软件中的下列哪项技术制作了自己在云南旅游的图片(C)。

A.蒙版 B.羽化 C.合成 D.滤镜 30.某位同学在杂志上看到一幅非常精美的图片,他想把它输入到计算机中,作为桌面背景图片,下面哪个设备能帮他实现(B)。A.彩色复印机 B.扫描仪

C.绘图仪

D.打印机

31.如下所列的任务不能用Photohhop制作的是(D)。A.邮票 B.贺卡

C.平面广告

D.网站

32.使用Photohhop选择人物的轮廓,最适合使用的工具是(C)。

A.选择框工具 B.魔术棒

C.套索工具 D.钢笔工具

33.某同学使用Photoshop软件加工自己的照片,照片未能加工完毕,他准备下次继续做,那么他最好将照片保存成_______格式(B)。

A.bmp B.psd

C.swf

D.gif 34.在Photoshop中若要将图片中的一片纯白区域变成蓝色,首先进行选区,下列哪个工具最适合用于选择这个区域(D)。

A.套索工具 B.椭圆选框工具

C.矩形进框工具

D.魔棒工具

35.构成位图图像的最基本单位是(D)。

A.颜色 B.通道 C.图层 36.在Flash动画制作中,一般帧速选择为(A)。

A.12帧/秒 B.60帧/秒 C.120帧/秒

D.像素 D.90帧/秒

37.为了尽量不影响浏览网页的速度,网页中常用的图片格式是(B)。

A.BMP格式和GIF格式

B.GIF格式和JPEG格式

C.JPEG格式和 BMP格式 D.所有图片格式

38.某Flash文件的时间轴如下图所示,“奔跑”图层前10帧组成的动画类型一般被称为(C)。

A.形变补间动画 C.逐帧动画

B.动作补间动画 D.物理模型动画

39.在某大型房产展销会上,人们通过计算机屏幕参观房屋的结构,就如同站在房屋内一样根据需要对原有家具移动、旋转,重新摆放其位置。这是利用了(B)技术。

A.网络通信 B.虚拟现实 C.流媒体技术 D.智能化 40.(B)使得多媒体信息可以一边接收,一边处理,很好地解决了多媒体信息在网络上的传输问题。

A.多媒体技术 B.流媒体技术 C.ADSL技术 D.智能化技术

二、多项选择题

1.多媒体技术主要有下面那些特征(ABCDE)。

A.数字化 C.多样性 B.集成性 D.交互性

E.非线性

2.多媒体中的媒体指的是(ABC)。

A.声音、文本 C.动画、视频

B.图形、图像 D.报纸、电视

3.多媒体作品的界面设计包括(ABC)。A.布局设计 B.美术设计 C.交互设计

D.规划设计

4.布局设计应遵循的原则有(ABD)。

A.界面布局应该有整体上的一致性 B.界面布局要简明清晰 C.界面布局只要美观即可 D.注意突出主题信息

E.界面布局可根据作品不同内容分别设计,不必保持整体上的一致性

5.常用的交互方式有(ABD)。A.对话 B.按钮

C.窗口

D.菜单

6.用Windows Media Player可以播放的文件有(ABD)。A.song1.mpg B.song1.avi

C.song1.jpg

D.song1.wav 7.下列属于声音的三要素(ABD)。A.音调 B.音色

C.音律

D.音强

8.用PowerPoint 制作演示文稿,在第一个幻灯片中插入了背景音乐,背景音乐在播放演示文稿时自动播放,下列说法正确的是(BCD)。

A.默认情况下,切换到第二个幻灯片时,音乐自动停止

B.默认情况下,单击鼠标时音乐自动停止

C.可以通过设置,让音乐播放到任意一个幻灯片停止播放

D.可以设置,循环播放音乐

9.下列软件中,是多媒体集成软件(DEF)。

A.Word B.Photoshop C.Windows记事本

D.PowerPoint E.Micromedia Authorware F.Micromedia Director 10.基于图标的多媒体集成软件是(D)。

A.Word B.Photoshop C.PowerPoint

D.Micromedia Authorware

11.多媒体集成工具有多种,如果根据其对多媒体素材的安排和组织方式,可以将它们大致分成三种类型,分别是(BCD)。A.基于目标的工具 B.基于图标的工具

C.基于页面的工具 D.基于时间的工具 12.对于流媒体技术应用的优势,下列说法正确的是(ACD)。

A.减少服务器端的负荷,同时最大限度地节省带宽

B.依赖于网络的传输条件、媒体文件的编码压缩效率

C.流式传输大大地缩短了播放延时

D.较少占用了用户的缓存容量

13.虚拟现实中的场景模式综合了下列(AB)。A.全景模式 B.物体模式 C.三维模式 D.动画模式 14.流媒体技术可以应用在以下(ABCD)几方面。

A.视频会议 B.交通监控 C.远程教育 D.Internet直播 15.虚拟现实系统主要由(ABCD)等组成。

A.硬件系统 B.软件系统 C.输入/输出设备 D.演示设备 16.虚拟现实的基本特征包括(AB)。

A.交互性 B.感知性 C.传递性 D.感染性 17.利用流媒体技术能从Internet上获取以下(BCD)多媒体数据。

A.文本 B.音频 C.视频 D.图像 18.下列软件能用来制作虚拟全景图视频制作软件:(D)A.Authorware B.Photoshop C.GoldWave D.Cool 360

三、判断题

1.多媒体作品的信息结构形式一般是超媒体结构,超媒体结构是一种网状结构(T)

2.计算机只能加工数字信息,因此,所有的多媒体信息都必须转换成数字信息,再由计算机处理(T)

3.媒体信息数字化以后,体积减少了,信息量也减少了。(F)4.视频卡就是显卡。(F)

5.Word、Wps、Frontpage都是多媒体集成软件。(F)

6.多媒体作品的需求分析就是分析开发多媒体作品的必要性和可行性的步骤。(T)7.制作脚本是多媒体作品制作的直接依据。(T)8.矢量图形适用于逼真照片或要求精细细节的图像。(F)9.位图图像的分辨率是固定不变的。(T)

10.图像量化位数越大,记录图像中每个像素点的颜色种类就越多。(T)11.动画和视频都是运动的画面,二者没什么区别,只不过是叫法不同罢了。(F)12.矢量图形无论放大、缩小或旋转等不会失真。(T)13.JPEG是静止图像数据压缩国际标准的简称。(T)14.图像量化位数就是记录像素点颜色的二进制位数。(T)

15.Midi格式的文件记录的是声音经过数字化后的波形数据。(F)16.如果一幅图像放大时会模糊不清,我们判断这幅图像可能是位图图像。(T)17.一般来说,采样频率越高,保存这一段声音信息所需的存储空间越小。(F)18.动画和视频都是建立在活动帧的概念基础上,对帧的速率的要求也相同。(F)19.有损压缩不能完全恢复原始数据,但所损失的部分对理解信号的影响较小。(T)20.无损压缩将相同的或相似的数据归类,以达到减少数据量的目的,但压缩率不高。(T)21.数字视频由一系列的位图图像组成,数据量大,但一般不需要数据压缩。(F)

22.采样频率越高,则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多,对声音信号波形的表示也越精确。(T)23.点阵图的优点是的存储空间比较小,编辑处理的方法比较简单(F)24.像素点的颜色是以二进制数形式存储在计算机中(T)25.位图的优点是占用的存储空间比较小(F)26.位图图像适用于逼真照片或要求精细细节的图像(T)27.图像分辨率是指图像水平方向和垂直方向的像素个数。(T)28.Photoshop软件的专用图像格式是psd,这种格式可以保存图像的图层信息。(T)29.MID文件并不是一段录制好的声音,而是记录声音的信息,然后在告诉声卡如何再现音乐的一组指令。(T)

30.声音质量与它的频率范围无关。(F)

31.在音频数字处理技术中,要考虑采样、量化和编码问题。(T)

32.对音频数字化来说,在相同条件下,立体声比单声道占的空间大,分辨率越高则占的空间越小,采样频率越高则占的空间越大。(F)33.在相同的条件下,位图所占的空间比矢量图小。(F)34.位图可以用画图程序获得、从荧光屏上直接抓取、用扫描仪或视频图像抓取设备从照片等抓取、购买现成的图片库。(T)35.PowerPoint的特点是操作简单,容易学习,适合制作结构简单的多媒体作品。(T)36.所谓全景图片是将一系列的图片拼接成为一张完整的全图。(T)37.在虚拟现实场景模式下,物体和镜头都可以运动。(T)

38.采用传统下载方式下载视频图像要比用流式传输方式下载品质高。(F)39.流媒体技术的发展,实现了在低带宽环境下提供高质量的音视频信息。(T)

40.利用虚拟现实技术,以模拟仿真的方式构成一个虚拟世界,人通过使用特殊的输入输出设备进行操作,好像置身于一个真实的环境。(T)

应用型模拟电子技术 篇3

关键词:模拟教学法;电子技术应用专业

G712.4

现代中职院校电子技术应用专业教学,教学的目标是引导学生打好一定的理论基础,同时,培养学生扎实的实践动手能力,以能力的建设为教育教学的核心,以就业为导向,因此,如何有效提高电子技术专业的技能水准与职业素质,是当前中职教师应当考虑的问题。通过运用模拟教学方法,使学生在模拟工厂环境上进行高效实际的学习,有效的提高教学效率,激发学生的学习积极性,有效地解决电子技术应用专业传统教学中存在的一些弊端,使原本枯燥乏味的教学内容变得直观形象,学生具有良好的企业素养和扎实的专业技能。

一、模拟教学法在电子技术应用专业教学中的意义

根据调查,中等职业学校电子技术应用专业的学生毕业后从事本专业岗位的比例逐年增加,但要上岗独立工作至少也要经过少则十五天,多则一个月的实地实践指导才能独立工作,这无形中加大了用人单位培训成本! 因此,电子技术应用专业教学更需要适应现实工作对人才的需求,培养符合电子技术岗位需要的人才。 鉴于此,我们就要转变教育观念,改革教学手段与教学方法,我们的教学方法就得从传统的教学模式中解放出来,所以以实践性教学模拟真实环境实施教学,已经成为电子技术应用专业教学研究的重要课题。近几年,我们在教学中主要运用了模拟教学法,模拟教学法是一种体验式教学方法。 具体操作上,要求结合专业背景与行业特色,给学生创设直观的、模拟仿真的工作场景,按实际的工作内容设计好课题(案例),让学生模拟职业岗位角色。通过场景的创设与角色的进入,架起学校学习与社会实践之间的桥梁,使学生充分感受社会、理解社会,为学生进入未来的职业岗位乃至适应今后社会角色的转变奠定一个良好的基础。

二、模拟教学法的概述

1.模拟教学法定义

模拟教学法是指在一种人造的情境或环境里学习某职业所需的知识、技能和能力,给人一种身临其境的感觉,更重要的是提供了许多重复的机会和随时进行过程评价的可能性,能够使学生进行自我建构,是一种基于行动导向教学观的教学方法。同时模拟教学法也是一种教学方法,是指在教师指导下,学生模拟扮演某一角色或在教师创设的一种背景中,进行技能训练和调动学生学习积极性的一种典型的互动教学法;使学生主动地参与教学过程,加强师生之间、生生之间的相互合作与交流。模拟教学的意义在于创设一种和谐的、身临其境的教学环境,拓宽教学渠道,增强教学的互动性,构架起理论与实际相结合的桥梁,促进教学相长。

2.模拟教学法特点

模拟教学是理论联系实际的桥梁与纽带,可以分以下几个特点:

(1)以学生为中心、自主性学习为主;

(2)学生参加教学全过程:收集信息、制定计划、作出决策、实施计划、反馈控制、评估成果;

(3)教师是学习过程的组织者、咨询者和伙伴。

三、模擬教学法在电子技术应用专业教学中的具体应用

中职电子技术应用教学其目的在于加强学习内容与工作之间的相关性,整合理论与实践,使学生毕业后顺利适应电子相关岗位要求。以能力为本位、以职业工作岗位实践为主线和就业导向,以工学结合为切入点,突出职业能力培养和职业素养的养成。模拟教学法可以使学生通过模拟实训,学生在 “上学如上班,上课如上岗” 的真实环境中进行不同工作体验。下面谈谈应用模拟教学法来模拟员工在电子厂工作的流程,使学生体验毕业后走向工作岗位的情境。

首先,教师在实施模拟教学前要认真做好准备,熟悉相应的教学内容,明确教学目标,在施教之前设计好具体的教学方法和教学过程。其次为了实现学生积极参与学习、掌握相应技能的目标,学生也有必要做好相应的准备如知识的预习。 下面以 “温度控制器两层PCB板” 为例,谈谈情境模拟教学法教学中的具体应用。

(1)创设情景:使学生能在一种与本节课教学内容一致的情境中发生。由学生到设计部领取任务单,如“温度控制器两层PCB板的设计”。

(2)提出任务:在上述情境下,导入课前设计好的学习任务(让学生面临一个需要立即去思考和学习的问题)。 如上情境可以设置如下任务:PCB板应如何设计,在企业中具体岗位中该如何设计这块PCB板呢?

(3)自主学习:不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题,而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索,如PCB的布线要求。 在此特别注意发展学生的 “自主学习” 能力。

(4)协作学习:讨论、交流,通过不同观点的交锋,补充、修正、 加深每个学生对当前问题的理解。

(5)解决问题:请同学讲解自己完成任务的方法教师最后补充说明。

(6)巩固练习:巩固这节课学到的知识。可以在此环节巩固练习实训的相关内容。

四、结束语

本文以模拟真实的电子厂做为教学模拟环境,来剖析模拟教学法在电子技术应用专业教学中的重要作用,使学生犹如身处企业一线,这种模拟仿真的教学模式注重理论联系实际、注重团队性及阶段性教学,实现感性知识和理性知识的双向转化,使课堂教学和实践活动有机结合,获得单纯课堂讲授难以达到的教学效果。

总之,运用模拟教学法,学生的学习潜能可得到充分发挥,学生在体验和创造过程中学习,可将理论与生活实践紧密地结合在一起,课堂教学由以教师为中心转变为以学生为中心,学生从被动学习转为自主学习,既可满足不同层次学生的需要,又可为其将来走上工作岗位,适应信息时代对高素质人才的要求打下良好的基础。

参考文献:

[1]姜大源.职业教育学研究新论[J].教育科学出版社.2007.

[2]衣学娟.模拟公司实践教学模式的探索与实践[J].职业教育研究.2008.(9):120-121.

模拟电子技术中电路模型的应用 篇4

一、晶体管类型的简化小信号模型

一般情况下, 晶体管都具有非线性的特点, 分析放大电路时情况较复杂, 不能采用线性电路的方法进行晶体管类型的电路进行分析。然而, 如果输入信道的电压数值较小, 就能够采用小信号模型分析方法, 把三极管构成的放大电路当作线性电路进行解决, 减小计算量[1]。

1、共射极放大电路。

把晶体管用小信号模型替代, 使得小信号等效电路成为线性化的纯阻电路, 在分析放大电路的各项性能指标时较方便。固定偏置共射极放大电路, 在输入交流小信号的时候, 电路中的相应部位可以忽略不计交流信号的容抗性。在交流通路过程中可以当作短路处理, 直流电源设置为恒定压源, 没有交流压降现象[2]。

2、共基极放大电路。

该电路输入电压分别在发射极和基极之间, 输出电压从集电极和基极两面出, 所以基极成为了输入电路和输出电路的共同端口。共基极放大电路和小信号等效电路如图1所示。其中RB1、RB2是基极偏置电阻, RB3是集电极电阻。

3、共集电极放大电路。

晶体管的一端为输入端, 另一端为输出端, 留出一端作为公共端。因为可以成为共集电极放大电器。在这种电路模型中, 输入信号由基极输入, 产生交流电流, 然后通过晶体管在输出的端口放大, 经过发射极电阻时交流电压变大, 导致从发射极的一端传输到负载的另一端。由于发射极被当作输出端点, 所以又被称为射极输出器[3]。

二、二极管的电路模型分析

在真实的工程应用中, 必须分析具体的工程情况, 选择恰当的二极管模型。因为使用条件不同, 所采用的二极管电路模型也不同。常用的二极管电路模型有4种不同的形式。

1、理想模型。

当面对二极管回路的电源电压较大时, 二极管的功能就相当于一个开关。二极管位置在正向偏置时, 说明出现短路;二极管位置处于反向偏置时, 等同于断路。理想模型的运放特点:设置两个输入端之间的电压无线接近于零, 流进输入端口的电压也接近零;输出端的电大保持在输出饱和电压之间, 数值不确定, 输出端口的电流同样不确定, 即把它看作是电流不确定的电流源。

2、折线模型。

这种模型由电池和电阻组成, 电池的电压为二极管的门坎电压, 电阻数值是200Ω。折线模型是对另一种模型———恒压降模型的进一步完善。

3、恒压降模型。

如果二极管的电流大于1mA, 那么二极管的作用就等同于一个恒压降模型。假设二极管的管压是恒定的, 不会随着电路电流的改变而改变。取其典型数值为0.7v。如果电路器件不改变, 把二极管用恒压降电路模型替代, 则:Io= (UDD-UD) /R=9.3mA.。通过进一步分析, 发现恒压降模型方法和二极管的理想模型方法相似, 且合理。但是如果UDD较小, 两种等效电路的分析结果就会产生很大差异。

4、小信号模型。

针对交流小信号的电路, 二极管的作用就相当于小信号模型电路。在分析二极管的应用电路过程时, 首先, 进行静态分析, 认真计算得出二极管的静态工作点。其次, 用二极管的小信号相同效果的电路实施动态分析。最后, 进行综合分析。通过恒压降模型进行静态分析, 得出二极管的直流电流、直流压降。

三、场效应管的小信号电路模型

这种电路模型由于受到电流源的控制为受栅源电压。其输入端口无限接近开路, 它的输入电阻比晶体管的要大。同时由于场效应管的输出电阻较大, 当输出电阻和后面并联的负载相比较大时可以忽略不计。

四、模拟电子技术电路的演变形成方法

1、稳压电源电路的演变。

直流稳压电源作为电子设备的能源, 需要输出较大的功率, 从而带动较重负载。它相当于一个能源转换电路, 把电网交流电转变成直流电, 当负载发生变化以及交流电网波动时, 必须保证直流电压很稳定。其稳压功能是直流电压的关键内容, 电路系统较复杂。此电路是电压负反馈, 通过稳定输出电压, 电路系统直接从已经知道的射极构成电路系统。此电压是交流电救过整合流动与电容滤波以后得到的直流电压, 接入稳定管后, 缺德基极得到的是稳定电压, 射极输出的电也为稳定电压, 防止输出端出现负载的变化, 充分利用电路的电压负反馈, 从而稳定输出电压。变化的电压都是通过调整压降大小以及管和负载的关系实现的, 所以也可以称作串联型稳压电路。在这种稳压电路中, 管耗较大, 效率很低。但是该稳压电路不能放大外来输入信号, 通过设置法令来调节管工作的开关状态, 以节约管耗[5]。

2、功率放大电路的演变。

在输入或者输出为正弦波并且不失真的条件下, 输出的功率为交流功率。电源供应直流功率, 在一定的输出功率条件下, 可以减小直流电源的功耗, 从而提高电路的效率。功率放大电路能够提供负载量大的信号功率, 在输入信号控制下, 功放把电源的直流电转化为负载需要的功率变换器, 在转化过程中由于功放管自身具有很大的耗散功率引起发热, 所以, 需要采用散热片, 另外加保护措施。如果提高效率, 可以降低无用的管耗, 把输出功率提高, 设置功放的静态设置为丙类状态。当电压通过多级电压放大器提供时, 它承担着放大电流和负载的作用, 功放由此演变[6]。

五、结语

综上所述, 大多数的电子电路都属于非线性电路。我们可以采取一定的方法的措施, 满足期间从非线性转化为线性的条件, 从而建立起不同的线性模型, 采用线性电路的分析办法计算出电子电路。本文通过对真实案例的详细分析, 把复杂的问题简单化, 更好地解决了问题。

参考文献

[1]肖桂凤.谈谈“模拟电子技术”教学中学员兴趣的激发[J].中国电力教育.2010 (24)

应用型模拟电子技术 篇5

关键词:项目教学:模拟电子技术:教学效果

模拟电子技术是一门理论性很强,但实践性更强的学科。在若千年的教改中,我们采用过很多方法:就教材而言。采用过“模块教材”、采用过“用什么教什么”方式;就方法而言,采用过“课堂演示”、“电化教学”、“计算机辅助教学”等,然后就是学生实验或实习。这些方式方法是非常有助于提高教学质量和帮助学生学习的,但始终无法解开一个长期困扰学生、教师及用人企业的问题:学生对元器件的识别、使用、实际操作能力还是很差。要从根本上解决这一“理论与实际无法相结合”的问题,必须从教学方式、考试方式上进行改革,在教学理念上要有突破性的进展。职业技术类学校的终极目标是培养有一定理论基础但有很强动手能力,理论能与实际相结合的技术性人才。项目驱动型教学改革,非常符合模拟电子技术的课程特点,能很好地解决理论与实际相结合的问题。

“项目教学法”是在实施一个完整的项目过程中而进行的教学活动。在教学活动中。教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生,由学生自己按照实际工作的完整程序,在教师的指导下,以小组工作方式,共同制订计划,分工合作完成整个项目。通过以上步骤,教师可以在课堂教学中调动学生学习的积极性,把理论与实践教学有机结合起来,培养学生操作能力、自主探究、分析问题及解决问题的能力,提高学生的创造能力。

基于建构主义发展的项目教学法以学生为中心,教师积极创设理想的学习环境,充分发挥学生的主体性,使学生有效地达到对当前所学知识的建构。它注重的不是理论,而是使学习过程成为一个人人参与的创造性实践活动,使学生获得不同层次但完整的体验和感受。因而在不脱离专业学习目标的前提下,要根据学生的认知及心理发展特点认真研究教材,结合当前社会实际,根据学生经历对教材内容进行一定方式的取舍和改造,动态地生成教材,以调动学生的学习主动性,体验项目教学法带来的活力。

一、项目课程的开发

项目课程是基于工作过程和工作过程系统化,以工作任务完成过程为主线选择和组织课程内容,以完成工作任务为主要学习方式,并将理论与实践有机整合,能使学习者在实践活动中主动学习和有效应用知识的一种课程模式,同时我们整合了“电子装配工艺”这门课程。将装配工艺作为我们实施项目教学的一项基本技能。在结构上。按照“项目一模块一任务”的程序,以项目为主题、模块为分支、任务为驱动,同时兼顾项目与项目和模块与模块之间的关系,遵循先简单、后复杂,先制作、后调试,先单元电路、后总体电路,先子项目、后主项目的原则编写。

整个校本教材包括安全常识与文明生产、负反馈放大器的制作与调试、音频功放电路的制作与调试、基于集成运放的低频信号发生器制作与调试、直流稳压电源的制作与调试和收音机的组装与调试等6个项目。一般要求先制作调试后理论分析,先按步骤测试后完成测试报告。在每个项目完成的过程中嵌入理论与实践知识的学习,由易到难,最后进入主项目总体电路的制作与调试等。

二、项目教学实施的具体案例

直流稳压电源的制作与调试:

几乎所有的电器设备,都有其电源部分,在实际工作中应用非常广泛。因此直流稳压电源的制作与调试是模拟电子技术中的重点内容。它的基本概念、分析计算和应用方法是本章的教学重点,也是学生学习掌握一般电子电路的重要基础。项目式教学在实施时改变过去大量的理论分析和推导,直接将它作为一个项目,以实际的PCB板的形式出现,让学生去制作后完成调试,中间不断穿插必需的理论知识。这样学生从原来的理性认识一下子变成了看得见、摸得着的感性认识,学习的积极性得到提高,学习效果得到提升,学生的自信心也得到了加强。

对此,我们在教学中这样组织教学活动:先把学生带到意大利先控电源(中国生产基地)的生产车间,请技术人员讲解电源的生产工艺、技术指标、发展趋势等,使学生有了初步印象,学到了一些书本上学不到的知识。回到学院,学生带着问题去学习相关理论知识,然后教师对各项目组提出不同的参数要求,各组进行从原理图到印刷电路图的设计,元器件选择、安装与调试等完全仿真企业的一个直流稳压电源生产过程,整个过程中既用到原来课程体系中《模拟电子技术》中的电源部分知识,也有《电子生产工艺》中常用元器件、焊接技术、整机装配,及《Protel 99se实用教程》原理图设计、印刷电路图设计等相关知识。可见项目教学中的教学内容突破了传统的学科界限,是以项目为核心,按照工作过程逻辑建构教学内容。

三、教学效果分析

经过一个周期的教学实践,圆满完成了预期的教学任务,学生不仅掌握了该门课程的基本理论和基本知识,而且在动手能力和应用能力等方面也得到了提高。

①通过改革课程教学方法,以教师为主导、学生为主体,紧密结合生产实践进行教学,从而激发了学生学习的主动性和积极性,变“要我学”为“我要学”。②有效培养了学生自学能力和查阅资料的能力,培养了学生的观察能力。③通过讨论和答辩,培养了学生口头表达能力和相互交流的能力。④通过理论实践一体化教学,提高了学生动手能力。⑤通过阶段总结,培养了学生的综合分析能力。⑥在不减少教学内容的前提下,有效地缩短了课堂教学课时,而且教学质量明显提高。

四、需要解决的问题

(一)项目教学法对教师的知识能力和教学水平提出了更高要求

引入项目教学法后,教师的角色有很大的转变。必须要有项目经理意识,要具备项目规划、项目管理和项目评价等方面的知识和能力。在整个教学过程中教师不再是传统教学中的中心人物。而是组织者、指导者、帮助者和促进者。但是,大多数教师缺乏实际企业中的工作经验,所以在项目指导过程中有时会感到力不从心,这对双师型教师的培养提出了要求。

(二)控制难度,把握项目有效性

项目教学法注重学生的探究能力,这就要求项目的选择要掌握好一个“度”:一方面不能太易,如果一蹴而就,学生会产生浮躁情绪,成了“一瓶子不满半瓶晃”,建成的大厦经不起风吹雨打;另一方面不能太难。如果反复失败,学生脆弱的心灵是无法接受的,大厦会半途夭折。因而教师要把握学生探究项目达成的有效性。

(三)注意分组评价,避免两极分化

引入项目教学法后。在教学过程中,少数学生容易产生依赖思想。例如,有的学生不能认真预习,抄袭他人的报告:讨论时有的学生没有自己的观点,敷衍了事等。为了避免这种现象,最初就要求每个小组提供的项目规划书中分工明确,要求每个学生都有自己的设计结果。在评价项目时,评价由教师评价、组内互评、自评三部分组成,尽可能使评价结果如实、公正。

如何充分激发学生的学习积极性,提高教学质量,进一步搞好“模拟电子技术”课程的项目教学,使学生毕业时能很快适应岗位需求,又有一定的理论基础,为将来发展提供必要的知识储备。我们还将进一步研究与实践。

参考文献:

1、冉莉莉,《高职电路分析基础课程教学研究与改革》[J],《深圳信息职业技术学院学报》,2006,4(3):83-86

2、马树超,《工学结合:职业教育与用人单位对接的关键举措》[J],《职业教育》,2007,(1)

应用型模拟电子技术 篇6

关键词:非电专业,电子技术,教学内容,教学方法

应用型人才所具备的特征是有较强地实际动手能力, 具备创造性地运用专业知识和技能解决该专业领域实际问题的能力。目前社会对这种人才有着广泛地需求, 在社会工业化乃至信息化的过程中, 社会对这种人才的需求占较大比重, 而培养各专业领域的应用型人才应该是高校的首要任务及人才培养目标。这类人才的培养往往需要一个复杂的过程, 而这个过程中最基本的单元就是课程的建设, 强化核心课程模块建设, 优化应用型人才培养的课程结构体系是各高校培养应用型人才的必要环节。作为课程直接讲授者的一线教师, 深化课程建设和改革是首要任务。

模拟电子技术是理工类专业一门关键的专业基础课, 学生对其掌握程度直接影响后续相关专业课、实践类课程的学习及至将来的考研及就业。模拟电子技术是实践性较强的专业基础课程, 从目前应用的教学大纲、现有教材及该校的课堂教学中, 发现课程存在诸如课程内容跟不上电子行业发展、教学方法单一、基于实验箱进行验证性实验无法锻炼动手能力及考核环节缺乏有效的过程性评价等问题, 这些问题是类似专业基础课程的共性问题。课题组结合多年教学经验并经过广泛调研和交流讨论, 在教学内容、教学方法与手段、实践教学环节三方面进行了探讨。

1 教学内容调整

模拟电子技术课程的特点是知识点多, 学生除掌握大量的新概念外, 还要掌握电子电路的分析方法及一些电子器件, 繁琐的内容极易导致学生失去兴趣, 影响学习效果。另外, 该校模拟电子技术基础课程选用教材为康华光版《电子技术基础》的模拟部分, 该教材的特点是知识面特别全面, 除基本内容之外, 还编有较为深入的内容, 在第一章的最后一节对应有PSPICE仿真例题, 这些例题是教材理论内容外需要更全面地分析或是设计来实现的, 有利于学生开拓思路。随着现代电子技术发展, 金属-氧化物-半导体场效应管已取代双极结型晶体管成为集成电路的主流。教材中相应增加了例如砷化镓场效应管 (MSFET) 、VMOS功率器件等。教材本身内容及先进性是足够人才培养知识体系构建的, 问题是课程沿用的教学大纲基本没有变动, 教学内容仍以传统的结构体系为主, 体现电子技术先进性的章节往往是被删掉了, 不够重视应用和实践内容。

针对这些问题, 构建模块化的教学内容体系更有利于学生对该课程的学习。绪论作为课程导学模块, 为后读各章的学习提供引导性的背景知识。半导体二极管、双极结型三极管及场效应管作为半导体器件模块, 基本放大电路的分析方法为一模块。这其中适当调整教学内容, 适当删减原来以晶体管为主的电路, 增加场效应管组成电路的教学内容, 体现电子技术的先进性和实用性。集成电路基础及反馈技术 (包括集成运放的应用) 为第三个模块, 集成器件相较于分立元件电路比优势更为突出, 也更接近实际应用。这一模块的教学重点内容应适当由原来偏重于分立元件电路, 向集成电路相关芯片介绍, 集成电路参数测试及典型应用电路分析等偏重。第五模块则为实用模拟电子电路, 包括信号处理及产生电路、直流稳压电源等。这一模块内容往往是教材中的最后章节, 以往的教学中大都将其作为一般内容讲解。以应用型人才培养为目标, 这一模块内容恰恰是最接近电子技术实际应用的章节, 应调整为重点讲解内容。

2 教学方式改革

2.1 融合多种教学方法, 改变单一的“讲授式”教学

经调研, 大多高校的模拟电子技术课程都仍以讲授式为主, 即教师按部就班地按照教学大纲规定内容依次讲授, 学生则被动接受。以现有的教学条件及学生知识接受程度不同的情况来看, 完成摒弃讲授式教学是不可能的, 解决办法当是教师以讲授为基础, 提炼多种教学方法, 针对不同教学内容进行分析, 确定哪些内容适合讲授, 哪些教学内容适合引导学生探究思考, 哪些内容适合展开讨论等。针对不同教学内容, 以课程组为单位, 教师集体备课, 共同交流讨论, 同一界学生中的不同班级可进行多种教学方法的尝试。最终目的是以应用型人才培养为导向, 以调动学生学习主动性为目的, 探讨出师生得以互动的课堂教学模式, 激发学生学习兴趣。例如:常用的“项目驱动”教学法很适用于模拟电子技术教学。如要求学生设计一个指定参数指标的直流稳压电源的过程中, 学生可将电源的组成、工作原理、质量指标计算等理论的知识点研究一遍, 相较直接讲授式教学效应更好。

2.2 充分利用多媒体教学手段, 提高教学质量

多媒体课件信息量大, 无需教师花费时间在黑板上画电路图, 在模拟电子技术基础教学中得到了普遍采用。多数教材配套有多媒体课件, 在使用之前一定要根据不同专业学生的教学大纲修改及完善课件。在使用课件教学时, 易出现完全摒弃板书、教学节奏过快, 导致学生无法做课堂笔记甚至跟不上教学进度的现象。经课程组多年教学经验, 采用传统板书和多媒体课件相结合的方式更利于学生的理解。例如:基本放大电路的图解分析法, 输入输出特性曲线可在PPT中显示, 相对应的特性曲线方程及工作点Q的相关推导可在黑板上一步步给学生推导。

2.3 利用网络资源, 推行网络课程建设

随着高校的不断扩招, 师生比例不断提高, 多数高校存在教学资源缺少的问题。为了减轻教师的授课压力, 保证教学质量, 同时也满足不同层次学生的学习要求, 课程组开发了该课程的网络课程平台。网络使教师教和学生学的活动产生了时空的分离, 教师可以不再是直接的教育者, 教育目标和教学活动可通过网络课程来实现。课程组在建设网络课程过程中, 以应用型人才培养为目标, 除具有课程应该具备的基本的教学大纲、多媒体课件、电子教案、教学录像等教学资源外, 另建设了案例教学栏目。其采用FLASH格式, 是根据该学科的特点, 制作的几个具有针对性的典型案例。例如:其中一个肌电假肢的案例, 是一个典型的测控系统, 可检测神经, 控制执行机构, 引起学生极大地兴趣。此案例与低频电子线路课程中的小信号放大电路及功率放大电路等知识点均相关, 是其典型的应用。案例教学既提高了学生的学习兴趣, 又可在兴趣中学习课程相关知识点。

3 实践环节改革

通过有效地实践教学手段, 可使学生获得电子技术方面的基本知识和基本技能, 并运用所学理论来分析和解决实际问题, 提高实践动手能力。课程将对应实验课分为三个层次:第一层为基础性验证性实验, 是以验证模拟电子技术有关理论为目的。第二个层次是提高性实验, 主要是根据给定实验电路, 由学生自行选择测试仪器, 完成规定电路性能测试任务。第三个层次是综合性和设计性实验, 学生根据给定设计任务指标及要求, 自行设计实验电路图, 选择合适元器件并组装实验电路, 拟定调试及测量方法, 这个层次的实验, 可培养学生运用所学知识解决实际问题能力。在实验教学过程中, 强调以实验操作为主, 实验理论教学为辅。围绕和配合各阶段实验的教学内容和要点, 进行必要的和基本的实验理论教学。可采用“多媒体教学”“虚拟实验”等多种手段, 以提高实验教学效果。贯彻因材施教的原则, 对不同程度的学生提出不同的要求。在完成规定的基本实验内容后, 允许程度较好地学生选做加做某些实验内容。

4 结语

该文以应用型人才培养为导向, 以模拟电子技术基础课程教学为例, 针对课程现存教学问题, 结合课程组多年教学经验, 从教学内容、教学方法及实践教学环节三方面对模拟电子技术基础课程的教学改革进行了研究。提出的一些措施若能有效改善这些教学问题, 那么这一套应用型人才培养模式中的课程改革方式即可推广到任何相关课程的教学实践中去。

参考文献

[1]李旭琼, 韦保林, 段吉海.应用型本科模拟电子技术课程改革与实践[J].中国教育技术装备, 2014 (2) :132-134.

[2]刘微, 苗壮.应用型本科院校《模拟电子技术》教学改革探索[J].赤峰学院学报:科学教育版, 2011 (7) :196-197.

[3]刘士兴, 张章, 鲁迎春, 等.“模拟电子技术”教学模式改革与探索[J].教育教学论坛, 2015 (3) :89-90.

[4]李成, 张静.“大电类”模式下通信人才培养模式及教学方法改革研究[J].中国电力装备, 2014 (30) :15-16.

[5]武英.应用型人才培养下模拟电子技术教学改革与探索[J].教育教学论坛, 2015 (5) :137-138.

模拟电子技术实践项目的研发与应用 篇7

随着职业教育在我国的不断深化,各高等职业学校越来越关注人才培养的模式和专业课程的设置。模拟电子技术是电子信息类专业的一门专业基础课,旨在培养学生模拟电子技术的基本知识和基本技能,并运用所学理论来分析和解决实际问题,提高分析、解决实际问题的能力和工程实践能力。而模拟电子技术实训是加深对模拟电子技术课程的理解,培养学生具有工程技术人员应有的科学态度与优良的工作作风,是架设从课堂教学通向工程实际的桥梁。而要达到以上的目的,需开发出更多的应用型和综合型实训项目。

1 模拟电子技术实训项目开发的依据和思路

模拟电子技术实践项目的开发依据教高[2006]16号文件的精神,把培养学生动手能力、实践能力和可持续发展能力放在突出位置。同时综合我校电类专业人才培养方案和模拟电子技术实训大纲,开发出了25个实践项目,可供应用电子技术、通信、计算机、电气工程等专业模拟电子实验教学选用。

各实践项目的实验板不再采用固定电路板,而是开发出由足够的分立元器件组成的实验板,实验电路由学生自己连接,以此加深学生对电路结构的认识,并能了解电路中每个元器件的作用,使学生运用所学的理论知识,动脑又动手,能独立的开展模拟电子电路的设计与实验,培养学生分析问题、解决问题的能力,强化工程实践训练。

2 实践项目的研究与开发

本着由浅入深、由小到大、由易到难、循序渐进的认知规律,模拟电子技术实践项目从3个层次开发出25个实践项目。第一层次功能认知型共9个项目,第二层次技术应用型9个,第三层次综合应用型7个。如表1所示。

2.1 功能认知型实践项目的开发

功能认知型实践项目,是为了熟悉和掌握模拟电子技术基本单元电路的功能和特点、并培养模拟电子技术的基本技能而开发的。实践的目的是熟悉实践的场所、实践的注意事项;理解常用电子元器件的外特性及模拟电子技术基本单元电路的功能、结构和特点;学会常用仪器、设备的使用方法,并能正确的测试基本单元电路的性能指标。模拟电子技术的基本单元电路即为各种类型的放大电路,它是构成各种复杂放大电路的基础,所以实践要求能理解放大电路静态与动态、直流通路与交流通路等区别;理解放大电路放大倍数、输入电阻、输出电阻等性能指标的意义;特别是针对三极管、场效应管组成的不同组态的放大电路,能搭接不同电路、并测试和判别Q点是否合适,进行适当调整,能掌握各种不同组态放大电路性能的优缺点,能正确的测试电路的各项性能指标。功能认知型实践项目,通过各类型放大电路的连接和功能测试,使理论知识得到认知,实际的操作技能得到提高,并具有一定的分析问题和解决问题的能力,为技术应用型和综合型实践奠定了基础。

2.2 技术应用型实践项目的开发

技术应用型实践项目是在功能认知型的基础之上,把基本的放大电路转化为集成的放大电路,并开发出了各种类型的应用电路。实践的目的是了解典型的模拟集成电路的基本知识,理解常用集成电路的基本功能及应用,学会典型的应用电路的连接、调试及性能指标的测试方法。模拟电子技术最基本、最常用的集成电路即为集成运放、集成功放和集成稳压器,由他们组成的基本典型应用电路是构成复杂电路的基础,无论是产品设计、产品开发,还是产品维修,都离不开这些基本的典型应用电路。所以技术应用型实践要求掌握集成运放的典型应用,如对比例运算、加法和减法运算,熟悉其电路结构,并能设置不同的比例系数;对电压比较器电路,能设置不同的参考电压;能用集成运放组成不同频率的正弦波振荡电路等。技术应用型实践项目把具有典型意义的模拟电子技术实际应用引入实践教学,强调了理论与实际的紧密结合,提高了分析问题和解决问题的能力,为综合应用型实践奠定了基础。

2.3 综合应用型实践项目的开发

综合型实践项目是由最基本的典型应用电路根据实际需要重新组合,并进行电路扩展后得到,比较复杂,有一定的综合性,是为提升模拟电子技术的综合应用而开发的。实践的目的培养学生的创新能力,提高学生的动手能力和综合应用理论知识的能力。实践要求能根据综合电路的性能要求,选择合适的单元电路进行组合,并能正确的测试和调试。如稳压电源,它是一切电子设备必不可少的组成部分,一般由整流电路、滤波电路、稳压电路组成而成,针对不同的电压要求,要能适当调整整流滤波和稳压电路的元件参数。综合应用型实践项目致力于培养分析问题和解决问题的能力。

3 实践项目研发中问题的产生和解决

模拟电子技术虽然是一门较成熟的专业基础课,但成熟的实践项目基本都是功能验证型的基础实验,要开发出更多有价值的实践项目,必须结合高职教育的特点、以及市场对职业教育的要求,及时转变观念,更深的理解和掌握模拟电子技术的内容,提炼出更有层次的实践项目。另外,新开发的实践项目需花大量的时间和精力对实验电路、内容和步骤进行反复试验、改进,制定出切实可行的实验内容和步骤。针对以上两个问题,我们选择多位具有多年模拟电子技术课程教学经验和实践经验的老师和实验员组成研发队伍,对每个实践项目的提出、每个实验电路组成、参数、内容、步骤等反复进行讨论、试验、修改,最终研发出三个层次共25个实践项目。

4 结束语

模拟电子技术实践项目是通过各种典型电路的测试和应用,使学生手脑并用、掌握技能、积累经验、提高能力。在教学实施的过程中,能理论联系实践,采用教、学、做、一体化的教学模式,使每一个基本单元电路和典型应用电路的结构和特点能印入脑海,给综合应用打下基础。实际应用表明,三种层次的实践项目对掌握模拟电子技术的基本知识、识读电路图、搭接实验电路、提高基本操作技能起到了有效的辅助和强化作用,提高了分析问题和解决问题的能力,为学生的可持续发展奠定了基础。

摘要:随着职业教育的不断深化,高等职业学校越来越开始注重培养学生动手能力、实践能力和可持续发展能力。针对职业教育技能应用型人才的培养目标,结合电子类专业人才培养方案,研发出了三个层次、共25个模拟电子技术实训项目,其中功能认知型9个,技术应用型9个,综合应用型7个。实际应用表明,三个层次的实训项目对学习掌握模拟电子技术,循序渐进的提升动手能力和实践能力起到了有效的辅助作用。

关键词:模拟电子技术,实践项目,功能认知型,技术应用型,综合应用型

参考文献

[1]廖先芸.电子技术实践与训练[M]北京:高等教育出版社,2005.

[2]黄永定,朱伟华.电子线路实验与课程设计[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]周雪.模拟电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.

[4]江晓安.模拟电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[5]孙津平.高职数字电子技术课程实践项目的研发与应用[J].

建筑环境模拟技术综述及应用 篇8

所谓模拟,就是通过对一种便于实现的系统或过程的运行,对另一个系统或过程的运行进行模仿性表现。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性,其关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用,以及模拟的重现度和有效性。例如通过计算机技术建立的人造飞行器模型的运动,可以近似地代替实际飞机飞行,进而得到航天领域中需要的流体力学方面的信息(见图1)。

所谓建筑环境模拟技术,就是借助计算机模拟软件的运行,模拟实际当中的建筑物的各种性能表现和运行过程,然后通过运算,得到需要的建筑性能表现数据和其它如人员舒适度等方面的数据(见图2)。

1. 建筑环境模拟的目的和重要性

建筑物的表现性能是由室外气候条件、建筑物围护结构的性能、室内各种热源的发热状况,以及室内外通风状况等因素综合影响所决定的。建筑环境控制系统的运行状况,也需要随着建筑环境状况的变化而不断进行相应的调节,以满足舒适性及其它建筑环境方面的要求。计算机模拟建筑环境的目的主要有两个:一是检验建筑节能技术,二是指导建筑设计。

计算机模拟对建筑设计的重要性在于,通过计算机模拟,可以有效地分析预测建筑所处的环境状况(包括气象因素,社区环境等),提高设计质量,最大限度地避免可能出现的风险。对于“设计”而言,其本身就是一个不断变化的过程,那么当设计者决定进行改变的时候,决策的收益和实施决策所要付出的代价(修改成本)就是最需要关注的问题,“建筑设计”更是如此,甚至更加典型。国外有学者用下面一个图形表示出了决策受益和修改成本的关系,见(如图3)所示,越是在设计初期,做出的预测性改变(改进)成本越低,越是有效。而基于计算机技术的建筑环境模拟,恰恰就是帮助和指导建筑师们在较早的设计阶段进行预见性决策的有效工具。因此,计算机模拟是可持续性建筑设计的一个重要内容。

模拟分析方法自从应用于建筑技术的研究领域,已经表现出极大的应用价值,建筑能耗的模拟分析就是这种应用的典型代表,它使人们在对建筑物进行研究分析的时候获得了一个非常有力的辅助工具。这一工具使得反复的实验、多角度的分析成为相当容易实现的过程,丰富的数据结果为设计师的分析工作提供有力的支持,他们只需设计出模拟分析的模式和实例,借助模拟分析软件的帮助,进行相关数据的输入,就能获得极具价值的研究材料(模拟结果),这无疑大大缩短了研究成果的产生周期,也解除了实验对于科学研究的诸多限制。

建筑环境模拟主要在如下两方面得到广泛的应用:建筑物能耗分析与优化和建筑环境设备系统性能分析和优化。随着人们对建筑环境质量要求的不断提高和对建筑节能的日益重视,建筑环境模拟也越来越成为建筑与建筑环境控制系统设计、评价、分析工作中必不可少的重要工具之一,并在更多更广的领域发挥了重要作用。

2. 建筑环境模拟技术的发展

得益于计算机技术的发展,在建筑及环境控制领域,上世纪60年代中期就开始了对建筑环境及控制系统动态模拟的研究。初期的研究内容主要是传热的基础理论和负荷的计算方法,例如一些简化的动态传热算法,如度日法,bin法等,在这一阶段,建筑模拟的主要目的是改进围护结构的传热特性。在经历了上个世纪70年代的全球石油危机之后,为了寻求能源的节省,建筑环境模拟受到了越来越多的重视,同时随着计算机技术的飞速发展和普及,大量复杂的计算变为可行。于是在上个世纪70年代中期,逐渐形成了至今在美国两个著名的建筑模拟程序:BLAST和DOE-2。欧洲也于上个世纪70年代初开始研究模拟分析的方法,产生的具有代表性的软件是ESP-r。在70年代末期,随着模块化集成思想的出现,空调和其它能量转换系统及其控制的模拟软件也逐渐出现,在美国,先后开发出TRNSYS和HVACSIM+。与此同时,亚洲各个国家也逐渐认识到建筑模拟技术的重要性,先后投入大量人力量进行研究开发,主要有日本的HASP和中国清华大学的BTP。进入90年代,模拟技术的研究重点逐渐从模拟建造(Simulation Modeling)向应用模拟方法(Simulation Method)转移,即研究如何充分地利用现有的各种模型和模拟软件,使模拟技术能够更广泛更有效地应用于实际工程的方法和步骤,而使其不仅仅是停留在大专院校及研究机构中。时至今日,建筑模拟技术通过40余年的不断发展,已经在建筑环境等相关领域得到了较广泛的应用,贯穿于建筑设计的整个生命周期,包括设计、施工、运行、维护和管理等。主要表现在以下几方面:

(1)建筑物冷/热负荷计算,用于空调设备的选择;

(2)在对新建建筑设计或既有建筑改造时,对建筑进行能耗分析;

(3)建筑能耗的管理和控制模式的制订,帮助制订建筑管理控制模式,以挖掘建筑的最大节能潜力;

(4)与各种标准规范结合,帮助设计人员设计出符合当地节能标准的建筑;

(5)作为相关节能规范的标准审查工具,检验待评建筑的各项指标;1

(6)对建筑进行全生命周期经济性分析,使设计者对所设计方案在经济上的费用有清楚的了解,有助于设计者从费用和能耗两方面对设计方案进行评估。

3. 建筑环境模拟技术的验证方法

与实验研究方法不同,模拟分析方法能在很短的时间内得到很多的数据结果。因此,如何论证模拟结果的合理性和可信性(Quality Insurance),就成为模拟分析方法中的一个重要课题。建筑环境的模拟分析也是如此,而且由于建筑物的复杂性和不确定性,对建筑热环境模拟分析程序的验证是比较困难的。通常,建筑热环境模拟分析程序的验证有三种方法:理论验证(Theoretical Validation)、程序间对比(Inter-program Comparison)和经验验证(Empirical Validation)。

理论验证法采用建筑环境学中的经典理论和计算方法,借助数学分析的方法,通过计算得到理论结果。在理论验证法中,室内外热扰作为变量是按照一定规律变化的,可以作为描述这种变化规律的方法有很多,比如谐波函数法等。理论计算数据与计算机模拟结果相比较,就能够判断验证模拟技术的准确性与可靠性。

程序间对比是采用各种模拟软件,在相同的输入变量条件(包括建筑围护结构材料性能、室外气象参数、室内热扰、HVAC等)下,对同一个工程进行模拟,运行不同模拟软件得到结果。由于软件之间采用的模拟技术算法并不完全相同,所以通过不同数据的对比,可以判断各种软件的一致性,进而验证各种模拟技术方法的一致性和准确性。

经验验证是最有说服力的验证方法。它通过实测数据与模拟计算结果的比较来检验评价模拟技术,具有很高的实际应用价值和指导意义。但是正如本文开头对“模拟”的定义,模拟只是对现实过程的一个近似表现,是一个尽量接近但难以达到的过程,其中对模型的简化,对理论算法的计算计化处理,都不可避免的存在误差,再加上获得的实测数据也存在误差,所以,最令人信服的经验验证,也只能从一个方面对建筑环境模拟技术进行验证。

因此,上述三种建筑环境模拟技术的验证方法,具有各自的局限性。要想真正达到检验目的,宜采用多种方法相结合的办法,互相验证。检验过程中的数据处理,对模拟软件的操作等过程,也必须精益求精,以保证验证的质量。

4. 建筑环境模拟技术的应用

在国家节能减排宏伟目标和调控政策的推动下,绿色建筑设计的不断推广和各种建筑节能措施的应用,为建筑模拟技术的应用开辟了广阔的空间。

第一,建筑模拟技术是评价绿色建筑节能性能时的依据。当今国内外主流的绿色建筑评价法规,无论是中国的绿色建筑评价标准,还是美国的LEED (美国能源设计先锋奖),都将通过模拟软件计算全年能耗指标作为推荐的能耗数据和评奖依据。在现有技术条件和建筑未建成的实际情况下,通过计算机模拟几乎是获取可靠数据的唯一途径。北美地区的建筑规范和绿色建筑相关标准中,多次提到采用计算机模拟技术作为检验建筑能源设计和节能措施的手段,甚至列出了允许(推荐)的模拟软件列表。国内的绿色建筑有关设计评价标准和能耗标识制度里面,也越来越多地明确和认可了计算机模拟的作用。

第二,建筑模拟技术可以指导建筑设计。由于建筑本身很难通过实验等方式进行预测研究,一旦建成又难以推倒重来,所以就需要有合适的方式对其将来的性能表现进行预测研究,予以指导设计。对于建筑设计中可能出现而又容易被忽略的问题,计算机模拟也能够预先判断出其存在,并帮助寻找验证解决办法。比如建筑在建成之后可能出现的冷热桥问题,就可以通过CFD模拟,将实际建筑的埋件(金属部位,和墙体材料相比具有更大的导热系数)按比例绘制在墙体中,并模拟其在墙体传热过程中的作用,这样通过输出边界条件,就能够将墙体的导热情况如实的输出到软件计算的结果中,并通过墙体表面及附近环境的温度来判断冷热桥现象的存在部位,从而寻找解决办法。

第三,建筑模拟技术可以解决实际问题。工程实践及竣工后的建筑环境控制,需要设计参数的支持。以往的传统设计,往往采用经验公式或者直接估算的做法确定参数。这对于性能精度要求更高的绿色建筑设计而言,往往是不够的;对于一些实际问题的解决,往往也显得苍白无力。笔者曾经历过这样一个工程实例。加拿大某体育场由于地处寒冷地区,冬季常年积雪,导致屋顶受压逐渐变形,受到损坏。有关部门提出这样一个要求,他们想通过在体育场内部的合适部位增设送风口,通过输送一定温度和数量的热风提高屋顶表面温度,以达到融化积雪的目的。于是他们希望通过计算机模拟,设计出合适的送风量、送风温度及风口位置,从而既能够解决实际问题,又不至于增加过多的能源消耗。这时,计算机模拟的优势就体现了出来。通过CFD模拟,问题就归结为建立一个模型,通过已知所需的表面温度(边界条件),倒推初始输入条件(参数)(见图4)。这对计算机模拟而言是可以做到的。实践证明,计算机模拟在可以较短的时间和完全可以接受的投入条件下,解决了上述实际问题。

第四,建筑模拟技术是一系列建筑环境理论算法的实验场。在理论研究方面,模拟技术也有其应用的价值。模拟软件的开发,本身就是理论算法的实现过程。很多新开发的软件和其他旧有软件的更新,都应用了新的传热学理论算法,不断改进计算模型,以期得到更加精确的结果,为建筑环境理论的发展做出贡献。

5. 结束语

EWB在模拟电子技术教学中的应用 篇9

模拟电子技术是电子信息、计算机、机电一体化、光电技术、通讯、自动控制等众多专业最重要的技术基础课程。该课程概念性、实践性、工程性极强,其抽象的知识,复杂的理论推导以及繁琐的电路图使许多学生通常在学习基本放大电路之后就开始感觉到难学、难懂。虽然教师及其地投入,结果学生还是一头雾水,抱怨甚多,《模拟电路》成了名副其实的”魔电”。如何能使学生轻松地接受教学内容,如何在理论课堂上同样培养他们的感性认识成为电子类课程教师普遍关注的问题。

1 EWB简介

随着计算机技术日新月异的发展,国内外各软件公司相继推出了电子设计自动化(Electronic Design Automation)软件,简称EDA软件。这些软件除了能进行电路辅助设计外,还能对设计的电路进行实时、动态的仿真。其中加拿大Interactive ImageTechnologies公司(简称IIT公司)的仿真软件Electronics Workbench(电子工作台,简称EWB)具有易学易用、快捷方便、真实准确及图形界面操作等特点,已在电子工程设计及教学科研等领域得到了广泛的应用,成为这类软件中的佼佼者。

EWB仿真软件与计算机相配合,在Windows操作系统下运行,可以作为个人虚拟实验平台。它具有如下一些优点:

(1)界面直观、操作方便。从原理图的输入到电路的仿真测试都可以轻而易举地完成;

(2)相当广泛的元器件库。从无源器件到有源器件,从模拟器件到数字器件,从分立元件到集成电路元件应有尽有,共有8000多个模拟器件;

(3)虚拟电子设备齐全。有一般实验室具有的通用仪器,如万用表、信号发生器、双通道示波器、直流电源、频率特性仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真度测量仪、频谱分析仪和网络分析仪等各种虚拟仪器;

(4)强大的分析功能。EWB提供了14种电路仿真分析方法,如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、参数扫描分析、极点-零点分析、传递函数分析、温度扫描分析、后处理分析等。

2 EWB辅助模拟电路课程教学

负反馈是模拟电路课程中的一个主要教学内容,它抽象难懂。笔者借EWB仿真演示平台来说明EWB在模拟电路课程教学中的应用。

在EWB平台上建立负反馈电路,如图一所示。在图一中,K断开,电路没有引入反馈;K闭合,电路引入了反馈。分别用虚拟示波器和虚拟频率特性仪观察。

引入负反馈后,非线性失真减小。当K断开时,即没有引入负反馈,由虚拟示波器可观察电路输出失真的波形,如图二所示;当K闭合时,即引入负反馈,由虚拟示波器可观察电路的输出信号没有发生失真,如图三所示。从而利用EWB可以很直观地观察到,引入负反馈可以减小非线性失真。

引入反馈后,放大倍数减小,通频带宽度增加。由频率特性仪测试无反馈、有反馈的幅频特性曲线如图四和图五所示。对照两图可发现加入反馈后相对无反馈时放大倍数减小,而通频带宽度增加。

3 结束语

在计算机上用EWB建立虚拟仿真实验平台,可以方便地搭建各种电路,以及对电路进行仿真与测试。各元器件选择范围广、参数修改方便、调试快捷方便、现象直观、结果精确、图像精彩等特点,在整个教学过程中,容易使学生自始至终都保持极高的学习兴趣。这样的教学模式生动活泼,调动了学生学习的积极性,加深了学生的理解和记忆,提高了课堂教学效率。

参考文献

[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2001.

计算机模拟技术在排水管理中的应用 篇10

摘要:对于较为复杂的工程管理,人工尝试往往受到主观因素和计算量大的限制,存在着可行的模型被忽略的可能性而徒劳无功。本文讨论了排水管理计算机模拟的基本内容与方法,提出了开展排水管理计算机模拟的研究思路,指出了计算机模拟技术在排水管理中的发展方向和工程应用前景。

關键词:排水管网;计算机模拟;管理模型

前言

计算机模拟技术,是在排水管理中应用较广的一种计算方法。它是通过计算机仿造系统的真实情况,针对不同系统方案多次计算(或实验),对照优化模型,向人们提供一个“政策分析”的工具,决策人员可以试验各种虚拟假设的水管理政策,借助计算机模拟结果作为决策的重要参考依据。根据计算机模拟技术在排水分析中的应用过程,总结出采用计算机模拟技术,来进行排水策模拟实验的方法步骤:首先对问题进行调查分析,其次建立定量优化模型,然后拟定排水管理政策,最后通过政策分析与模型使用效果分析,评估模型,从而及时为城市暴雨事故抢险和雨季交通管理等提供科学决策依据。

1、计算机模拟技术概述

计算机模拟技术,是仿造真实物理系统的情况下,利用电子计算机模型(或模拟程序),模仿实际系统的各种活动,为制定正确决策提供论据的技术。应用计算机模拟技术解决实际问题的主要内容与步骤有以下3个:

1)建立系统的计算机模型(或模拟程序);

2)运用模型进行计算(或实验);

3)分析模拟计算结果,并做出决策。

必须解决的几个关键问题如下。

①建立可靠的模拟模型 计算机模拟能否反映客观实际、能否得到有价值的输出结果与建立的模拟模型好坏关系密切。只有建立可靠的模拟模型,才有可能保证输出结果可信。

②确定输入,也就是如何划分拟选方案 在多数情况下,可以针对具体情况来人为确定所要模拟计算的输入,也可以使用优选技术(如网格法、对开法、切块法等),逐步优选方案,作为输入。

③输出结果择优标准的确定对于众多模拟方案的输出结果,到底选择哪一个方案要有明确的判定标准[1]。

2、雨水管网模拟技术

2.1基于数学模型的动态规划方法

图1基于数学模型的排水管网动态规划流程图

利用排水管网模型开展排水管网的规划是一个多次叠加的复杂计算过程,其步骤如图1所示。首先根据城市规划的相关GIS基础地形图、CAD地形图和土地利用规划图等空间数据进行排水管道的定线;然后对污水量进行估算和分配,或对降雨径流进行空间分配,基于推理公式法进行排水管道规划模式下的水力计算,初步确定排水管网各管段和节点的设计参数,并对相应的规划方案进行调整;在规划方案完成后,可根据城市规划信息,构建规划情景下的排水管网模型,通过选择模型的各类参数数值,实现对规划方案更为准确和可靠的描述;最后,利用模型对不同规划情景下的管道充满度、水位、流速等进行模拟,以此分析整个规划管网系统的运行状况,并根据计算的管网负荷状态对规划方案进行调整和优化,再调整模型对规划方案进行模拟计算与评估,直到规划方案满足多个规划情景下管网正常运行的技术要求。

2.2排水管网模型简介

SWMM模型是一个对城市区域排水系统的水量和水质变化规律进行综合模拟分析的计算机模型。SWMM将城市排水管网系统中的水文和水力要素概化为管线(Link)、节点(Node)和汇水区(Catchment)三种类型。用非线性水库模型模拟地表径流,用圣维南方程演算管网的输送过程,用累积一冲刷模式模拟地表径流的污染。SWMM模型可用于城市区域降雨径流、合流制管道、污水管道和其他排水系统的规划设计、情景分析和方案评估等多个方面,包括为控制城市内涝而设置的各类排水设施的选择与设计、为减少CSO而制定管理策略、为掌握人流和入渗对污水管溢流的影响而进行系统评估、为开展城市非点源污染研究以减少雨季非点源污染负荷而制定控制措施等。在基础数据满足建模要求的前提下,SWMM模型也可应用于非城市区域的分析与模拟[2]。

2.3排水管网模拟软件简介

由于排水管网模型可以对城市排水系统进行全面的分析和模拟计算,为排水管网管理提供决策所需的计算分析数据,国内外目前有很多对城市排水管网进行建模和分析的模拟软件,以提高复杂模型构建与模拟结果分析的工作效率,这些软件大都以SWMM模型作为核心计算引擎。这不仅因为SWMM模型是免费提供的,而且由于它可以全面地对城市排水管网运行中的各种情景和管网设施进行模拟分析。但是SWMM作为一个专业的模拟模型,对使用者的专业化要求比较高,而且由于SWMM模型本身与GIS技术的集成度不高,造成了建模过程复杂繁琐,模拟结果可读性差等问题,对排水管理的实际业务支持明显不足,从而制约了模型的广泛应用。鉴于此,目前国内外有多家环境与水资源工程咨询公司或软件公司致力于SWMM模型的二次开发,通过建立界面友好、操作便捷的模拟软件,可显著提高模型的实用性。

2.4排水管网模型的参数识别

排水管网模型中所涉及的参数可分为确定性参数和不确定性参数两类。确定性参数通常是管长、管径等几何参数,可通过GIS工具和相关数据提取获得较真实的数值,在模型构建的过程中可直接使用而不需要率定;对于不确定性参数,通常无法通过测量手段得到其准确值,也有可能由于相关资料缺失而导致无法提取。在初步构建排水管网模型并对获得的监测数据进行整理与分析后,可通过研究区域的大量相关数据,结合经验进行参数取值范围的设定,并在不确定性环境下对模型中的不确定性参数进行参数识别,以使模型更加真实的反映排水管网的客观排水规律[3]。

2.5实际工程中排水管网建模的难点与关键问题

(1)实际工程中排水管网建模的难点

排水管网模型建模与分析中重要的数据包括管网数据、模型参数和监测数据。其中,管网数据由城市管道和检查井等排水构筑物的尺寸、高程等数据组成,决定了模型模拟区域排水管网的结构特征;模型参数决定了模型中雨污水的产汇流与传输特征;监测数据则是用来调整模型参数与验证模型准确性的重要依据。

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